簡支自承重鋼天溝的設(shè)計與計算

【摘 要】本文介紹了鋼天溝的種類及其優(yōu)缺點，對天溝的設(shè)計過程進行了描述。闡述了自承重鋼天溝的受力原理和計算過程，通過9米跨度簡支鋼天溝的算例，說明自承重簡支鋼天溝能夠滿足規(guī)范對強度和剛度的要求且有較大安全余量，并且給出合理構(gòu)造措施，保證天溝的穩(wěn)定性。采用自承重鋼天溝構(gòu)造簡單，節(jié)省鋼材，且造型美觀，可以在工程中推廣使用。

【關(guān)鍵詞】鋼天溝 自承重 簡支

1 概述

屋面排水分有組織排水和無組織排水（自由排水），有組織排水一般是把雨水匯集到天溝內(nèi)再由雨水管排下，聚集雨水的溝就被稱為天溝。天溝作為系統(tǒng)維護之中的重要構(gòu)件，扮演著重要角色，使用外掛天溝，體積小，而且也能當檐口飾邊。顏色相宜，安裝精致的天溝及飾面會給整個建筑物的立面效果增色不少。最早的房屋屋面沒有雨水天溝，雨水就沿房屋外墻順流而下，直接留下水漬，并嚴重影響房屋外墻的使用壽命。地面也會因為雨水沖刷而形成水溝或積水，影響你的出行，并對建筑物基層造成損傷，雨水天溝最大的作用就是能夠延長建筑物的使用壽命。天溝按材質(zhì)分為混凝土天溝、鋼板天溝和彩板天溝?；炷撂鞙?，主要應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)，與混凝土屋面進行整體澆筑而成，其主要存在以下弊端：①會因雨滴而產(chǎn)生黑斑；②長年累月因氧化而產(chǎn)生破裂；③一旦安裝，無法更換。

天溝分內(nèi)天溝和外天溝，內(nèi)天溝是指在外墻以內(nèi)的天溝，一般有女兒墻；外天溝是挑出外墻的天溝，一般沒女兒墻。天溝按受力特征分為自承重天溝和輔助承重天溝。自承重天溝依靠鋼板自身的強度承受雨水荷載， 所用材料可以是普通薄鋼板或者彩色壓型鋼板。對于彩色壓型鋼板天溝， 不考慮最大雨量， 水積滿時溢出不管， 只能用于小型外掛天溝， 這種做法在美國用的較多。用3-4mm厚薄鋼板作自承重天溝是較為常用的做法， 天溝的加工和施工都比較簡單。輔助承重天溝由于板材壁厚薄， 剛度差， 作為開口薄壁構(gòu)件變形較大須加支撐結(jié)構(gòu)， 一般在底部加工字型鋼梁或者桁架結(jié)構(gòu)的托架參與受力。輔助承重天溝結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜， 增加一道施工程序， 而且增加用鋼量，使造價增加。

隨著我國國民經(jīng)濟的高速增長，大力推進基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，帶動了建筑業(yè)的快速、持續(xù)發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)因其強度高、重量輕、產(chǎn)業(yè)化程度高、拆遷利便、可重復(fù)利用，綠色環(huán)保等優(yōu)點，成為當今世界建筑結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用的建筑材料之一。而隨著近些年鋼鐵產(chǎn)量的迅速增長，鋼材的價格降低，給鋼構(gòu)件的制作帶來極大的利便，更是把鋼構(gòu)件的應(yīng)用推向了一個頂峰。鋼天溝作為系統(tǒng)維護之中的重要構(gòu)件，扮演著重要角色，所以從設(shè)計到安裝做到盡可能完美是非常有必要的。

2 天溝設(shè)計

在大型的廠房中，鋼天溝的用鋼量也是很大的一部分。鋼板天溝有其自身的長處，臨海地區(qū)的風荷載一般比較大，假如采用彩板天溝，在強勁的風荷載作用下，彩板天溝顯得脆弱無力，容易被風的吸力掀掉，而鋼板天溝的設(shè)計好壞對其耐久性也有很大的影響，所以鋼板天溝的設(shè)計和選材不容忽視。最常用的天溝材料為1.2mm、2mm或2.5mm厚不銹鋼板，3mm或4mm厚鍍鋅鋼板或普通鋼板，要根據(jù)建筑的重要性、造價、所使用的其他材料的等級綜合考慮。一般民用建筑天溝深度不要小于250mm。確定寬度時考慮以下兩個因素：首先，要計算排水是否能通過；第二，要求高的建筑需要將天溝設(shè)計為可伸縮的。

4 結(jié)語

簡支自承重鋼天溝，在9米跨度時，抗彎抗剪強度和撓度均能滿足設(shè)計要求，且有較大安全余量。天溝上部與檁條相連接，所以實際撓度比計算出的撓度要小。天溝為開口截面，在天溝內(nèi)部間隔1米拉設(shè)角鋼或圓鋼，能保證平面外穩(wěn)定和局部穩(wěn)定，不必驗算。簡支自承重鋼天溝構(gòu)造簡單，節(jié)省鋼材，且造型美觀，建議在工程中推廣使用。

參考文獻：

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作者簡介：馮艷輝（1982—），男，工程師，中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計院。